Самоиндукция. Индуктивность

1. Суть явления

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС в проводнике, по которому течёт ток, при изменении этого тока.

• При увеличении тока индукционная ЭДС противодействует увеличению тока.

• При уменьшении тока индукционная ЭДС стремится поддерживать ток.

Это можно рассматривать как проявление правила Ленца в собственной цепи.

2. Индуктивность

Индуктивность — физическая величина, показывающая способность проводника создавать ЭДС самоиндукции при изменении тока:

​где:

•  — ЭДС самоиндукции (В);
•  — индуктивность (Гн);
•  — скорость изменения тока (А/с);
• знак «минус» отражает правило Ленца.

Индуктивность зависит от формы проводника, числа витков и магнитопровода:

​

где:

•  — число витков;
•  — площадь витка;
•  — длина катушки.

3. Физическая природа

• Ток создаёт магнитное поле вокруг катушки.

• Изменение тока вызывает изменение магнитного потока.

• Это изменение потока индуцирует ЭДС в проводнике, направленную против изменения тока.

Таким образом, катушка «сопротивляется» изменениям тока.

Наглядная схема самоиндукции

На схеме показано:

• катушка с током;

• создаваемое магнитное поле;

• направление индуцированной ЭДС (противодействие изменению тока).

4. Основные эффекты самоиндукции

1. Запаздывание изменения тока

   • При подключении источника постоянного тока к катушке ток растёт постепенно.

   • Чем больше индуктивность, тем медленнее рост тока.

2. Возникновение импульсов ЭДС

   • При размыкании цепи индукционная ЭДС может достигать высоких значений, вызывая искры.

3. Сглаживание изменений тока в цепи переменного тока

   • Катушки применяются в фильтрах и стабилизаторах напряжения.

5. Применение индуктивности

1. Катушки и дроссели

• Ограничивают пульсации тока;

• Применяются в радиотехнике.

2. Электродвигатели и трансформаторы

• Используют явление самоиндукции для управления током и напряжением.

3. Системы защиты цепей

• Ограничивают резкие скачки тока при включении/выключении.

4. Электронные фильтры

• Комбинируются с конденсаторами для сглаживания переменного тока.

6. Значение явления

• Объясняет поведение цепей с катушками;

• Связано с законом Фарадея и правилом Ленца;

• Лежит в основе работы многих электрических и электронных устройств.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое самоиндукция?

2. Как ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения тока?

3. Что такое индуктивность и от чего она зависит?

4. Почему индуцированный ток всегда противодействует изменению основного тока?

5. Каково применение катушек и индуктивности в технике?

6. Почему ток в катушке не изменяется мгновенно?

7. Приведите примеры устройств, где проявляется самоиндукция.